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2022高中物理第八章机械能守恒定律1功与功率练习含解析新人教版第二册.doc

1、第八章 1功与功率A组:合格性水平训练1(负功的理解)(多项选择)一个力对物体做了负功,那么说明()A这个力一定阻碍物体的运动B这个力不一定阻碍物体的运动C这个力与物体运动方向的夹角90D这个力与物体运动方向的夹角90时,cos0,力对物体做负功,此力一定阻碍物体的运动,故A、C正确,B、D错误。2(功的正负、总功)(多项选择)一物体在两个力F1、F2的共同作用下发生了一段位移,做功分别为W16 J、W26 J,以下说法正确的选项是()A这两个力一定大小相等、方向相反BF1是动力,F2是阻力C这两个力做的总功为0DF1比F2做的功多答案BC解析由力F1、F2做功的正负可以确定力F1、F2与位移

2、的夹角分别小于90、大于90,但这两个力不一定大小相等、方向相反,A错误;F1做正功一定是动力,F2做负功一定是阻力,其做功一样多,两个力的总功等于这两个力所做功的代数和,故总功为0,B、C正确,D错误。3. (功的计算)如下图,一个物体放在水平面上,在跟竖直方向成角的斜向下的推力F的作用下沿水平面移动了距离s。假设物体的质量为m,物体与地面之间的摩擦力大小为f,那么在此过程中()A摩擦力做的功为fs B力F做的功为FscosC力F做的功为Fssin D重力做的功为mgs答案C解析物体与地面之间的摩擦力大小为f,物体的位移的大小为s,由功的公式可得摩擦力做的功为fs,所以A错误。力F与竖直方向

3、成角,在水平方向的分力为Fsin,F做的功为Fssin,所以B错误、C正确。重力在竖直方向上,物体在竖直方向的位移是零,所以重力做的功为零,D错误。4(功率公式)关于功率,以下说法中正确的选项是 ()A根据P可知,机械做功越多,其功率就越大B根据PFv可知,汽车的牵引力一定与其速度成反比C根据P可知,只要知道时间t内所做的功,就可知任意时刻的功率D根据PFv可知,发动机的功率一定时,交通工具的牵引力与运动速度成反比答案D解析由P可知,在时间t一定的情况下,机械做功越多,其功率就越大,A错误;根据PFv可知,在发动机的输出功率P一定的情况下,汽车的牵引力与其速度成反比,B错误、D正确;功W与一段

4、运动过程相对应,故利用P计算出的是时间t内力对物体做功的平均功率,C错误。5. (瞬时功率)宇航员在地面进行素质训练时,抓住秋千杆由水平状态开始下摆,如下图,在到达竖直状态的过程中,宇航员所受重力的瞬时功率的变化情况是()A一直增大 B一直减小C先增大后减小 D先减小后增大答案C解析开始运动时,宇航员的速度为零,重力的瞬时功率为零。运动到最低点,宇航员的速度沿水平方向,与重力垂直,重力的瞬时功率也为零,摆动过程中重力的瞬时功率不为零,即重力的瞬时功率先增大后减小,C正确。6(机车启动图像问题)(多项选择)在检测某款电动汽车性能的某次试验中,电动汽车由静止开始沿平直公路匀加速启动,当功率到达额定

5、功率时保持功率不变,最终做匀速运动。设整个运动过程受到的阻力f不变,图中v、a、F、f和P分别表示电动汽车的速度大小、加速度大小、牵引力大小、阻力大小和功率大小,其中正确的选项是()答案ABC解析开始时电动汽车功率逐渐增加,PFvmav,故Pv图线为过原点的直线,后来功率恒定,A正确;电动汽车牵引力开始大小不变,然后逐渐减小,最后牵引力等于阻力,B正确;在vt图像中斜率表示加速度,电动汽车开始时加速度不变,后来逐渐减小至零,C正确、D错误。7(功的计算)一物体放在水平地面上,如图甲所示,物体所受水平拉力F随时间t的变化关系如图乙所示,物体相应的速度v随时间t的变化关系如图丙所示。求:(1)06

6、 s时间内物体的位移大小;(2)010 s时间内物体克服摩擦力所做的功。答案(1)6 m(2)30 J解析(1)由题图丙可知06 s时间内物体的位移为:s3 m6 m。(2)由题图丙可知,在68 s时间内,物体做匀速运动,受力平衡,于是有摩擦力fF32 N,其中F3为68 s时的拉力,010 s时间内物体的总位移为:s3 m15 m物体克服摩擦力所做的功:Wfs215 J30 J。8(平均功率、瞬时功率)如下图,在光滑的水平面上有一质量为m10 kg的物体。在水平推力F120 N的作用下,从静止开始做匀加速直线运动。运动3 s后推力F的大小变为F210 N,方向不变。求:(1)推力F在3 s内

7、对物体所做的功;(2)推力F在3 s内对物体做功的平均功率;(3)推力F在4 s时做功的瞬时功率。答案(1)180 J(2)60 W(3)70 W解析(1)设运动物体在前3 s内的加速度为a1,运动位移为x1,第3 s末的速度大小为vt,那么有a1 m/s22 m/s2x1a1t2232 m9 m,vta1t23 m/s6 m/s所以推力F在3 s内对物体做的功W1F1x1209 J180 J。(2)推力F在3 s内对物体做功的平均功率 W60 W。(3)3 s后物体的加速度a21 m/s24 s时物体的运动速度为vtvta2t26 m/s11 m/s7 m/s所以推力F在4 s时做功的瞬时功

8、率PF2vt107 W70 W。9(机车启动问题)汽车发动机的额定功率为30 kW,质量为2000 kg,当汽车在水平路面上行驶时受到的阻力为车重的0.1倍。求(g取10 m/s2):(1)汽车在路面上能到达的最大速度?(2)假设汽车以额定功率启动,那么速度为10 m/s时的加速度?(3)假设汽车从静止开始保持1 m/s2的加速度做匀加速直线运动,那么这一过程能持续多长时间?答案(1)15 m/s(2)0.5 m/s2(3)7.5 s解析(1)汽车到达最大速度时,牵引力与阻力平衡,由此可得:P额Fvmfvm所以vm m/s15 m/s。(2)当速度v10 m/s时,那么F1 N3103 N所以

9、a1 m/s20.5 m/s2。(3)假设汽车从静止做匀加速直线运动,那么当PP额时,匀加速运动结束所以P额F2vt又因为F2fma2所以vt所以t s7.5 s。B组:等级性水平训练10(功的正负)如下图,质量为m的物体置于倾角为的斜面体上,物体与斜面体间的动摩擦因数为,在外力作用下,斜面体以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动,运动中物体m与斜面体相对静止。那么关于斜面体对m的支持力和摩擦力的做功情况,以下说法中错误的选项是()A支持力一定做正功 B摩擦力一定做正功C摩擦力可能不做功 D摩擦力可能做负功答案B解析支持力方向垂直斜面向上,故支持力一定做正功,而摩擦力是否存在需要讨论。假设摩擦力

10、恰好为零,物体只受重力和支持力,如下图,此时加速度agtan,当agtan时,摩擦力沿斜面向下,摩擦力与位移夹角小于90,那么做正功;当agtan时,摩擦力沿斜面向上,摩擦力与位移夹角大于90,那么做负功。综上所述,B错误,A、C、D正确。11(机车启动图像问题)一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动,运动过程中保持恒定的牵引功率,其加速度a和速度的倒数图像如下图。假设汽车的质量,那么根据图像所给的信息,不能求出的物理量是()A汽车的功率B汽车行驶的最大速度C汽车所受到的阻力D汽车运动到最大速度所需的时间答案D解析由FFfma,PFv可得:a,对应图线可知,k40,可求出汽车的功率P,由a0时

11、,0.05,可得:vm20 m/s,再由vm,可求出汽车受到的阻力Ff,但无法求出汽车运动到最大速度的时间,应选D。12(功的计算)如下图,水平的传送带以速度v6 m/s顺时针运转,两传动轮M、N之间的距离为L110 m,假设在M轮的正上方,将一质量为m3 kg的物体轻放在传送带上(取g10 m/s2)。(1)物体与传送带之间的动摩擦因数0.3,在物体由M处传送到N处的过程中,传送带对物体的摩擦力做了多少功?(2)问题(1)的条件不变,假设将传送带速度调至v9 m/s,求传送带对物体的摩擦力做了多少功?(3)假设物体与传送带间的动摩擦因数0.1,求传送带对物体的摩擦力做了多少功?答案(1)54

12、 J(2)90 J(3)30 J解析(1)刚放上时,物体与传送带之间有相对滑动,物体运动的加速度为ag3 m/s2,当物体的速度增大到与传送带的速度相同时,摩擦力消失,滑动摩擦力的作用时间为t s2 s,在此时间内物体运动的位移Lat26 m10 m,由实际情况知道,真实作用距离为10 m。所以滑动摩擦力对物体做的功WFL1mgL190 J。(3)假设0.1,那么物体在传送带上的加速度ag0.110 m/s21 m/s2,假设物体速度能增大到v6 m/s,那么位移L m18 mL1,故物体从M到N一直加速,滑动摩擦力对物体做的功WFL1mgL10.131010 J30 J。13. (机车启动图

13、像问题)一辆汽车质量为1103 kg,最大功率为2104 W,在水平路面上由静止开始做直线运动,最大速度为v2,运动中汽车所受阻力恒定。发动机的最大牵引力为3103 N,其行驶过程中牵引力F与车速的倒数的关系如下图。试求:(1)根据图线ABC判断汽车做什么运动;(2)v2的大小;(3)整个运动过程中的最大加速度;(4)匀加速运动过程的最大速度是多大?匀加速运动过程用时多长?当汽车的速度为10 m/s时发动机的功率是多大?答案(1)汽车先做匀加速直线运动,后做功率不变的加速直线运动(2)20 m/s(3)2 m/s2(4)6.67 m/s3.33 s2104 W解析(1)由图可知,在AB段汽车的

14、牵引力不变,而水平方向的阻力恒定,根据牛顿第二定律可知,汽车做加速度不变的加速运动;在BC段汽车的牵引力减小,根据牛顿第二定律可知,汽车做加速度减小的加速运动,此过程中BC的斜率不变,所以FvP保持不变,以恒定的功率加速,直到速度到达最大。(2)当汽车的速度为v2时,牵引力为:F11103 Nv2 m/s20 m/s。(3)汽车做匀加速直线运动时的加速度最大,阻力为:FfF11000 N加速度为:a m/s22 m/s2。(4)与B点对应的速度即匀加速运动过程的最大速度:v1 m/s6.67 m/s故匀加速运动过程所用时间t3.33 s当汽车的速度为10 m/s时处于图线BC段,故此时的功率为最大功率:Pm2104 W。- 6 -

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